为什么赞成数据结构对齐？

Question

结构的每个成员的类型通常具有默认对齐,即每个结构成员在预定边界上对齐.因此,填充是在以下wiki示例中执行的:

struct MixedData
{
    char Data1;
    short Data2;
    int Data3;
    char Data4;
};



struct MixedData  /* After compilation in 32-bit x86 machine */
{
    char Data1; /* 1 byte */
    /* 1 byte for the following 'short' to be aligned on a 2 byte boundary 
assuming that the address where structure begins is an even number */
    char Padding1[1];
    short Data2; /* 2 bytes */
    int Data3;  /* 4 bytes - largest structure member */
    char Data4; /* 1 byte */
    char Padding2[3]; /* 3 bytes to make total size of the structure 12 bytes */
};

应该保留对齐的(实际)原因是什么？

Answer 1

在许多体系结构中,与主存储器对齐的读取和写入比未对齐的对应物快得多.

Answer 2

未对齐的读取和写入通常需要CPU从存储器(而不是仅仅一个)中获取两个相邻的字,并应用一些额外的逐位算术以正确执行指定的操作.

某些体系结构(如x86)将以性能成本实现.其他架构(最值得注意的是ARM)将引发异常(通常导致SIGBUS用户进程的信号)或甚至将地址"舍入"到最近的边界,这可能导致一些非常讨厌的错误.